JP2010090968A - クラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチを係合させる際に、モータの回転が停止または急減速した場合であっても、モータトルクを高精度に制御してクラッチの係合力を高精度に制御することができるとともに、構成の安価なクラッチの制御装置を得る。
【解決手段】演算されたモータ９の回転数が所定回転数以上の場合には、モータ９の回転に応じて検出される第１モータ電流に基づいてモータ９の駆動信号が生成され、所定回転数未満の場合には、所定周期毎に検出される第２モータ電流に基づいて駆動信号が生成されるクラッチの制御装置であって、モータ９の回転数またはモータ９の回転角度に基づいて、モータ９の急減速状態を判定する急減速状態判定手段２８と、モータ９の急減速状態が判定された場合に、モータ９の回転数が所定回転数以上でも、駆動信号を生成するためのモータ電流として第２モータ電流を選択するモータ電流選択手段２９とを備えている。
【選択図】図５

Description

この発明は、例えば車両に搭載され、モータを用いてクラッチのストローク量を制御するクラッチの制御装置に関する。

従来のクラッチの制御方法としては、乾式単板の発進クラッチにアクチュエータが設けられ、アクチュエータがクラッチのストローク量を変化させることで、クラッチ係合力を調整するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の制御方法によれば、車速が上昇してもクラッチを過剰に係合させず、急ブレーキ時のエンジン停止や、加速時のショック発生等を防止している。

このように、低速時のクリープや緩発進のような運転状態では、エンジンの停止を防止するために、クラッチの係合力を高精度に制御する必要がある。また、クラッチを備えたいわゆる自動ＭＴにおいては、変速時に一旦クラッチを切断して変速段を切り換えた後、変速ショックが発生しないように、クラッチの係合力を高精度に制御する必要がある。

そのため、クラッチのストローク量を変化させるためのアクチュエータとしてモータを用い、モータの回転角度がクラッチのストローク量と比例する機構とした場合には、クラッチの係合力を制御するために、モータのトルクを高精度に制御する必要がある。また、モータトルクは、モータの電流量に比例するので、モータトルクの制御精度を向上させるためには、モータ電流の検出精度を向上させる必要がある。
モータ電流を検出する技術としては、モータ電流を検出する際の電流リップルの影響を抑制するために、モータの回転角度に応じて所定のタイミングでモータ電流を検出するものがある（例えば、特許文献２参照）。

ここで、クラッチのストローク量を変化させるためのアクチュエータとしてモータを用いた自動変速機において、クラッチを完全に切断した状態から、クラッチの係合に至るまでの動作について説明する。
なお、ここで示すクラッチ機構は、モータの回転角度がクラッチのストローク量と比例する機構となっており、モータのトルクによってクラッチの係合力を制御可能なものである。また、モータからクラッチに動力を与えていない場合には、クラッチが開放（切断）側に戻る機構を有しており、クラッチを係合させる場合には、モータからクラッチに常時動力を与える必要があるものである。

まず、クラッチが完全に切断されている状態では、モータは駆動されておらず、モータに電流は流れていない。
続いて、クラッチを係合させるために、クラッチのストローク量を変化させる。クラッチは完全に開放されている状態なので、モータを回転させるために、モータの駆動回路に所定の駆動電圧パターンを与える。駆動回路に駆動電圧パターンを与えた後、いくらかの遅れ時間をもって、モータが回転を開始する。モータの回転開始までの期間中もモータのトルクを管理する必要があるが、従来のモータ電流検出技術では、モータの回転に同期してモータ電流を検出するので、モータが停止している状態や、制御装置が検出できないほどの極低回転でモータが回転している状態では、モータ電流を検出することができない。そのため、このような状態では、モータトルクを管理することができず、モータトルクを高精度に制御することができない。

すなわち、モータは、複数のコイルから構成されており、所定の回転角度周期毎にコイルの通電相を切り替える必要がある。コイルは、インダクタンス成分を有しており、コイルの通電相を切り替えた場合、通電開始からの時間経過に応じて電流値が飽和していく。そのため、従来のモータ電流検出技術では、通電相の切り替えタイミング直前にモータ電流を検出することで、ばらつきの少ない値を検出している。しかしながら、通電相の切り替えは、モータの回転時にしか発生しないので、モータが停止している状態では、モータ電流を検出することができない。

次に、モータが回転を開始し、クラッチのストローク量が変化を始める領域においては、モータが回転しているので、モータの回転角度に応じて検出されたモータ電流によって、モータトルクが高精度に制御される。
クラッチの係合に要する時間は、変速動作の時間の一部なので、なるべく早く変速動作を行うためには、クラッチが係合するクラッチストローク量までなるべく早く移動することが望まれる。そのため、クラッチを係合させる場合には、可能な限り高い回転数までモータを加速する必要がある。また、クラッチを係合させる際にモータトルクの急激な変動がある場合には、変速ショックが発生する恐れがあるので、クラッチが係合開始するまでの減速領域においても、モータトルクを高精度に制御することが要求される。

続いて、クラッチが係合すると、クラッチストローク量の変化は少なくなり、運転状態に応じたクラッチの係合力の制御が必要となる。クラッチが係合している状態では、モータは回転していないので、モータの回転角度に応じたモータ電流の検出はできない。そのため、モータトルクを制御することができず、クラッチの係合力を制御することができない。

クラッチの係合および切断は、上述したような動作を、繰り返し頻繁に、かつなるべく早く行うことが要求される。すなわち、クラッチのストローク量を変化させるモータにも、停止状態から高回転状態となり、急停止する動作を、なるべく早く行うことが要求される。また、モータトルクの変動は、クラッチが伝達するトルクの大きさに比例するので、モータの回転状態によらず、安定してモータトルクを制御することが要求される。
しかしながら、モータが停止している状態や、制御装置が検出できないほどの極低回転でモータが回転している状態では、モータ電流を検出することができず、モータ電流に比例するモータトルクを高精度に制御することができないという問題点があった。

なお、モータトルクを高精度に制御する方法として、モータ電流や鎖交磁束を瞬時値としてベクトル化し、トルクの瞬時ベクトルとして目標トルクと一致させるベクトル制御が知られている。ベクトル制御を行う場合には、モータの回転状態に関係なく、モータトルクを高精度に制御することができる。しかしながら、ベクトル制御を行う場合には、回転角度の変化周期に対して高速な電流データのサンプリングが必要となり、高価な演算処理装置が必要になる。

上記の問題点を解決するために、低速なサンプリング周期による一定周期サンプリングでモータ電流を検出した場合であっても、ばらつきの少ないモータ電流を検出することができれば、安価な構成でモータトルクを高精度に制御することができると考えられる。このとき、電流データのサンプリング周期が、コイルの通電相の切り替え周期に対して２倍以上となる領域、特にモータの回転が停止している領域であれば、モータ電流が定期的に更新されるので、モータが停止している状態におけるモータ電流を高精度に検出することができる。
しかしながら、この場合には、通電相の切り替えタイミング直前にモータ電流を検出する方法と比較して、モータの回転時に検出されるモータ電流にばらつきが大きく、モータ電流の検出精度が低下するという問題点があった。

そこで、従来のクラッチの制御装置では、モータの回転数が所定回転数以上の場合には、モータの通電相の切り替えタイミングに応じてモータ電流を検出し、モータの回転数が所定回転数未満の場合には、所定周期毎にモータ電流を検出している。
モータの回転数を演算する技術としては、モータの回転角度センサ信号に基づいて、モータの回転数を演算するものがある（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３の演算方法によれば、回転角度センサから所定の回転角度毎に入力される角度信号を検出して、その信号間隔の逆数に比例した値を、モータの回転数として演算している。

特開２００２−８１４７２号公報 特開２００６−６０３７号公報 特開２００３−２６４９９０号公報

しかしながら、従来のクラッチの制御装置には、次のような課題があった。
従来のクラッチの制御装置では、モータの回転が急減速すると、回転角度センサからの角度信号の信号間隔が広がり、次の角度信号が入力されるまでは、現在のモータの回転数を更新することができない。また、モータの回転数は、信号間隔の逆数に比例するので、モータの回転の停止を判定するためには、無限大の時間を要する。
そのため、モータの回転が停止または急減速した場合には、実際のモータの回転数が、モータ電流を切り替えるための上述した所定回転数を下回った場合であっても、演算されたモータの回転数を更新することができず、モータ電流を切り替えることができない。
したがって、モータの回転が停止または急減速した場合には、モータ電流を高精度に検出することができず、モータトルクを高精度に制御することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、クラッチを係合させる際に、モータの回転が停止または急減速した場合であっても、モータトルクを高精度に制御してクラッチの係合力を高精度に制御することができるとともに、構成の安価なクラッチの制御装置を得ることにある。

この発明に係るクラッチの制御装置は、原動機からの動力の伝達を断続するクラッチのアクチュエータとして、駆動信号により駆動されるモータを備え、モータの回転角度を検出する回転角センサからの信号に基づいて演算されたモータの回転数が所定回転数以上の場合には、モータの回転に応じて検出される第１モータ電流に基づいて駆動信号が生成され、モータの回転数が所定回転数未満の場合には、所定周期毎に検出される第２モータ電流に基づいて駆動信号が生成されるクラッチの制御装置であって、モータの回転数またはモータの回転角度に基づいて、モータの急減速状態を判定する急減速状態判定手段と、モータの急減速状態が判定された場合に、モータの回転数が所定回転数以上であっても、駆動信号を生成するためのモータ電流として第２モータ電流を選択するモータ電流選択手段とを備えたものである。

この発明のクラッチの制御装置によれば、モータ電流選択手段は、急減速状態判定手段がモータの急減速状態を判定した場合に、モータの回転数の演算値が所定回転数以上であっても、駆動信号を生成するためのモータ電流として所定周期毎に検出される第２モータ電流を選択する。
そのため、クラッチを係合させる際に、モータの回転が停止または急減速した場合であっても、モータ電流が更新されないことを防止することができ、モータトルクを高精度に制御してクラッチの係合力を高精度に制御することができるとともに、構成の安価なクラッチの制御装置を得ることができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、原動機がエンジンである場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、原動機はモータ等であってもよい。また、クラッチの制御装置が車両に設けられている場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、クラッチの制御装置は、原動機を備えた他の移動体に設けられてもよい。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。
図１において、エンジン１には、エンジン１が発生する動力を出力するエンジン出力軸２が接続されている。エンジン出力軸２には、エンジン１からの動力を変速する歯車式の変速機構３が接続されている。変速機構３には、エンジン１からの動力の伝達を断続するクラッチ４が接続されている。クラッチ４には、アウトプットシャフト５を介して、クラッチ４を経由したエンジン１からの動力により回転するタイヤ６が接続されている。

クラッチ４は、変速機構３で変速されたエンジン１からの動力によって回転するクラッチディスク７と、クラッチディスク７に押し当てられてエンジン１からの動力を伝達する摩擦剤８とで、動力の伝達機構が構成されている。
また、クラッチ４には、ストローク量を変化させるためのアクチュエータとしてモータ９が設けられている。モータ９の回転軸には、レバー１０が接続され、モータ９が図の反時計回りに回転してレバー１０が摩擦剤８をクラッチディスク７に押し当てることにより、クラッチ４が係合され、動力の伝達を断続可能にする。

モータ９には、モータ９の回転角度を検出して角度信号を出力する回転角センサ１１と、駆動信号を出力してモータ９の動作を制御するモータ制御手段２０とが接続されている。モータ制御手段２０は、回転角センサ１１からの角度信号を用いて、モータ９の所定の通電相に通電するための駆動信号を生成する。
ここで、モータ９のトルクによって、摩擦剤８がクラッチディスク７に押し当てられる強さが変化するので、エンジン１からタイヤ６に伝達されるトルクの大きさは、モータ９のトルクによって変化する。すなわち、モータ９に通電する電流量を制御することにより、エンジン１からタイヤ６に伝達されるトルクを制御することができる。

図２は、この発明の実施の形態１に係るモータ制御手段２０を周辺機器とともに示すブロック構成図である。
図２において、モータ制御手段２０には、モータ９と回転角センサ１１とが接続されている。この実施の形態１では、モータ９がブラシレスＤＣモータである場合について説明する。

モータ制御手段２０は、モータドライブ回路２１と、バッテリ２２と、シャント抵抗２３と、フィルタ回路２４と、第１モータ電流検出手段２５と、第２モータ電流検出手段２６と、モータ回転数演算手段２７と、モータ回転状態判定手段２８（急減速状態判定手段）と、モータ電流選択手段２９と、目標モータ電流演算手段３０と、モータ指令値演算手段３１と、ドライバ駆動手段３２とを含んでいる。

以下、モータ制御手段２０の各部位の機能について説明する。
モータドライブ回路２１は、モータ９に駆動信号を出力し、バッテリ２２から供給される電力によって、モータ９を電気的に駆動する。モータドライブ回路２１の内部には、６つの半導体スイッチング素子が設けられており、バッテリ２２のプラス側にはＵＨ、ＶＨ、ＷＨの３つが接続され、バッテリ２２のマイナス側にはＵＬ、ＶＬ、ＷＬの３つが接続されている。
また、モータ９の内部には、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの図示しない３つのコイルが設けられ、互いにスター結線されている。モータ９の３つの端子は、モータドライブ回路２１のプラス側およびマイナス側に設けられた半導体スイッチング素子の間に接続されている。

シャント抵抗２３は、モータドライブ回路２１とバッテリ２２との閉回路内に直列に接続されている。シャント抵抗２３の抵抗値は既知であり、シャント抵抗２３の両端に現れる電圧から、閉回路内を流れる電流を演算することができる。なお、シャント抵抗２３の両端電圧は、モータドライブ回路２１のスイッチングノイズ等を含むので、フィルタ回路２４を用いて、ノイズ成分が除去される。

第１モータ電流検出手段２５は、モータ９の通電相の切り替えタイミングに応じて、すなわちモータ９の回転に応じて、フィルタ回路２４を通った電圧をＡ／Ｄ変換し、モータ電流（第１モータ電流）を検出する。
第２モータ電流検出手段２６は、所定周期毎にフィルタ回路２４を通った電圧をＡ／Ｄ変換し、モータ電流（第２モータ電流）を検出する。

モータ回転数演算手段２７は、回転角センサ１１から入力される角度信号の変化周期間隔の逆数に基づいて、モータ９の回転数を演算する。
モータ回転状態判定手段２８は、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数に基づいて、モータ９の回転が停止または急減速する可能性があるか否か（モータの急減速状態）を判定し、判定信号を出力する。

具体的には、モータ回転状態判定手段２８は、まず、モータ９の回転数の前回値から回転数の今回値を減算する。続いて、モータ回転状態判定手段２８は、減算した値が０以上であって、かつ回転角センサ１１からの角度信号が所定時間以上入力されなかった場合に、モータ９の回転が停止または急減速する可能性があると判定して判定信号を出力する。それ以外の場合には、モータ回転状態判定手段２８は、モータ９の回転が停止または急減速する可能性がないと判定して判定信号を出力する。

モータ電流選択手段２９は、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数、およびモータ回転状態判定手段２８からの判定信号に基づいて、第１モータ電流検出手段２５および第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流の何れかを選択し、検出モータ電流として出力する。

具体的には、モータ電流選択手段２９は、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数が所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力する。また、モータ電流選択手段２９は、モータ９の回転数が所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。

また、モータ電流選択手段２９は、モータ回転状態判定手段２８からモータ９の回転が停止または急減速する可能性があるとする判定信号が入力された場合には、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数が所定回転数以上のときでも、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。

目標モータ電流演算手段３０は、図示しないギアやシフトおよびアクセルペダルからの情報を用いて、モータ９の目標電流である目標モータ電流を演算する。
具体的には、目標モータ電流演算手段３０は、まず、ギアやシフトおよびアクセルペダルからの情報に基づいて、クラッチ４で伝達するトルクを演算する。続いて、目標モータ電流演算手段３０は、クラッチ４で伝達するトルクに基づいて、クラッチディスク７および摩擦剤８を押し当てる力を演算する。次に、目標モータ電流演算手段３０は、この押し当て力を発生させるための目標モータ電流を演算する。

モータ指令値演算手段３１は、目標モータ電流演算手段３０で演算された目標モータ電流と、モータ電流選択手段２９から出力された検出モータ電流との差分に応じて電流フィードバックを実行し、モータ９の指令値であるモータ指令値を演算する。
ドライバ駆動手段３２は、モータ指令値演算手段３１で演算されたモータ指令値、および回転角センサ１１からの角度信号に基づいて、モータ９の通電相と通電量とを変化させるように、モータドライブ回路２１に対して駆動指令を出力する。
モータドライブ回路２１内の半導体スイッチング素子は、ドライバ駆動手段３２からの駆動指令に応じて駆動され、モータ９内の特定のコイルに所定の電流を流すための駆動信号が生成される。

ここで、図３〜図６を参照しながら、第１モータ電流検出手段２５および第２モータ電流検出手段２６による電流検出方法と、モータ電流選択手段２９による検出モータ電流の選択方法とについて詳細に説明する。

図３は、この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図３において、横軸は時間を示し、ブラシレスＤＣモータであるモータ９は、一定の回転数で回転しているものとする。
また、図３には、回転角センサ１１からの角度信号、モータドライブ回路２１の通電パターン、シャント抵抗２３の両端電圧、およびフィルタ回路２４の両端電圧の関係が示されている。

回転角センサ１１からの角度信号は３種類あり、それぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３とする。Ｈ１、Ｈ２およびＨ３の信号は、それぞれＨ（ハイ）またはＬ（ロー）を出力する。これらの信号の組み合わせによって、モータ９の回転角度を得ることができる。例えば、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がそれぞれＨ、Ｌ、Ｈである場合には、回転角度が図中ａの状態であることが分かり、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がそれぞれＨ、Ｌ、Ｌである場合には、回転角度が図中ｂの状態であることが分かる。

例えば、モータ９の回転角度が図中ａの状態である場合、モータドライブ回路２１の通電パターンを、半導体スイッチング素子であるＵＨとＶＬとをそれぞれオンさせるパターンとすることにより、モータ９のＵ相コイルおよびＶ相コイルに通電することができる。
モータドライブ回路２１は、パルス幅変調を実行しており、モータ９に印加される電圧を調節することができる。そのため、モータ９内のコイルに流れる電流量を制御することができる。ここで、モータ９の出力トルクは、コイルに流れる電流量と比例の関係にあるので、モータ９の出力軸から出力されるトルクを制御することが可能となる。

モータ９を流れる電流は、回路内に直列接続されたシャント抵抗２３によって電圧に変換される。シャント抵抗２３の両端に現れる電圧は、半導体スイッチング素子のスイッチングノイズ等を含むので、フィルタ回路２４を用いて平滑化される。
また、一般的に、モータ９のコイルはインダクタンス成分を含むので、モータドライブ回路２１によってコイルの通電相が変化した場合には、電流は、電圧に対して一次遅れの特性を示す。

図４は、この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するための別のタイミングチャートである。
図４において、横軸は時間を示し、ブラシレスＤＣモータであるモータ９は、回転停止の状態から徐々に回転数が上昇しているものとする。

また、図４には、モータドライブ回路２１の通電パターン、シャント抵抗２３の両端電圧、フィルタ回路２４の両端電圧、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流、モータ電流選択手段２９から出力された検出モータ電流、およびモータ９の回転数の関係が示されている。
なお、モータ９の回転数が０ｒｐｍから所定回転数未満である領域を領域Ａとし、モータ９の回転数が所定回転数以上である領域を領域Ｂとする。

領域Ａは、領域Ｂに比べてモータ９の回転数が低い領域なので、回転角センサ１１からの角度信号の更新頻度は低く、モータ９の通電相の切り替え頻度も低くなっている。第１モータ電流検出手段２５は、モータ９の通電相の切り替えタイミングに応じてモータ電流を検出するので、領域Ａにおいては、モータ電流の更新頻度が低くなっている。一方、第２モータ電流検出手段２６は、所定周期毎にモータ電流を検出するので、第１モータ電流検出手段２５よりも高い頻度でモータ電流が更新され、検出されたモータ電流は、フィルタ回路２４の両端電圧に近い波形となっている。

また、領域Ｂは、領域Ａに比べてモータ９の回転数が高い領域であり、回転角センサ１１からの角度信号の更新周期のほうが、第２モータ電流検出手段２６のモータ電流検出周期よりも短い領域である。そのため、第１モータ電流検出手段２５のほうが、第２モータ電流検出手段２６よりも高い頻度でモータ電流が更新される。

また、第１モータ電流検出手段２５は、通電相の切り替えタイミング直前でモータ電流を検出するので、電流挙動が安定した領域でモータ電流を検出することができる。一方、第２モータ電流検出手段２６の検出周期は、モータ９の通電相を切り替える周期よりも長くなっているので、検出されたモータ電流は、フィルタ回路２４の両端電圧の波形に対してばらつきが大きくなっている。

このように、モータ９の回転数が所定回転数未満である領域Ａにおいては、モータ電流選択手段２９は、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力し、モータ９の回転数が所定回転数以上である領域Ｂにおいては、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力する。
これにより、モータ９の回転数によらずばらつきの少ないモータ電流を得ることができ、安価な構成でモータ９のトルクを高精度に制御することができる。

図５は、この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのさらに別のタイミングチャートである。
図５において、横軸は時間を示し、ブラシレスＤＣモータであるモータ９は、クラッチ４が完全開放状態から完全係合状態に至るまで回転しているものとする。

また、図５には、モータ９の回転角度、モータ９の実回転数、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数、およびモータ電流選択手段２９から出力された検出モータ電流の関係が示されている。
また、図６は、図１に示したクラッチ４とモータ９との相対的な位置関係と、モータ９の回転軸に接続されたレバー１０の可動範囲とを示す説明図である。

図５および図６において、領域Ｃは、クラッチ４が完全開放状態から係合を開始するまでの領域である。また、領域Ｄは、レバー１０とクラッチ４とが接触して、実際に摩擦剤８をクラッチディスク７に押し当てる領域である。また、領域Ｅは、摩擦剤８とクラッチディスク７とが完全に接触し、エンジン１からの動力がタイヤ６に伝達される領域である。

クラッチ４の動作において、領域Ｃは無駄時間要素となるので、なるべく早く領域Ｄに移ることが望まれる。領域Ｄでは、レバー１０が摩擦剤８を押し当てる力が変動して摩擦剤８とクラッチディスク７とが急に接触すると、エンジン１からのトルクがタイヤ６に勢いよく伝達されるので、ドライバビリティが悪化する。そのため、領域Ｄにおいては、領域Ｃで上昇させたモータ９の回転数を急激に落とす必要がある。また、領域Ｅでは、モータ９がレバー１０を介して摩擦剤８をクラッチディスク７に押し当てているので、モータ９のトルクが押し当て力に比例する。
すなわち、領域Ｄおよび領域Ｅにおいては、モータ９が発生するトルクを高精度に制御する必要がある。

ここで、モータ９の回転数が急激に減少すると、回転角センサ１１からの角度信号の信号間隔が急激に長くなる。そのため、領域Ｄにおいて、モータ９の実回転数が急激に減少しているにもかかわらず、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数の演算値は、更新されていない。
領域Ｆは、モータ９の実回転数が所定回転数を下回ってから、モータ９の回転数の演算値が所定回転数を下回るまでの期間を示している。

領域Ｆでは、モータ９の実回転数が所定回転数を下回っているにもかかわらず、モータ電流選択手段２９から出力される検出モータ電流は、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力することになる。そのため、電流フィードバックが正常に実行されず、クラッチ４の係合力を高精度に制御することができない。

そこで、モータ電流選択手段２９は、モータ回転状態判定手段２８からモータ９の回転が停止または急減速する可能性があるとする判定信号が入力された場合には、モータ９の回転数の演算値が所定回転数以上のときでも、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。

モータ電流選択手段２９から出力された検出モータ電流において、実線は第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を示し、点線は第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を示している。
このように構成したことにより、モータ９の回転が急減速している領域Ｆにおいても、モータ電流を高い頻度で更新することができ、モータ９の回転数が急激に減少した場合や、モータ９の回転が停止した場合であっても、モータ９のトルクを高精度に制御することができる。

続いて、図７のフローチャートを参照しながら、モータ制御手段２０の動作について説明する。
まず、モータ回転数演算手段２７は、回転角センサ１１から入力される角度信号の変化周期間隔の逆数に基づいて、モータ９の回転数を演算する（ステップＳ１０１）。
次に、モータ電流選択手段２９は、モータ９の回転数が所定回転数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２において、モータ９の回転数が所定回転数以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９は、モータ回転状態判定手段２８がモータ９の回転が減速していると判定したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
なお、モータ回転状態判定手段２８は、モータ９の回転数の前回値から回転数の今回値を減算した値が０以上である場合に、モータ９の回転が減速していると判定する。

ステップＳ１０３において、モータ９の回転が減速していると判定した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９は、モータ回転状態判定手段２８がモータ９の回転が停止していると判定したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
なお、モータ回転状態判定手段２８は、回転角センサ１１からの角度信号が所定時間以上入力されなかった場合に、モータ９の回転が停止していると判定する。

一方、ステップＳ１０２において、モータ９の回転数が所定回転数以上でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ１０４において、モータ９の回転が停止していると判定した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９は、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する（ステップＳ１０５）。

また、ステップＳ１０３において、モータ９の回転が減速してしないと判定した（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ１０４において、モータ９の回転が停止していないと判定した（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９は、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する（ステップＳ１０６）。

続いて、目標モータ電流演算手段３０は、図示しないギアやシフトおよびアクセルペダルからの情報を用いて、モータ９の目標電流である目標モータ電流を演算する（ステップＳ１０７）。

次に、モータ指令値演算手段３１は、ステップＳ１０７で演算された目標モータ電流と、ステップＳ１０５またはステップＳ１０６で出力された検出モータ電流との差分に応じて電流フィードバックを実行し、モータ９の指令値であるモータ指令値を演算する（ステップＳ１０８）。

続いて、ドライバ駆動手段３２は、ステップＳ１０８で演算されたモータ指令値と回転角センサ１１からの角度信号とに基づいて、モータ９の通電相と通電量とを変化させるように、モータドライブ回路２１に対して駆動指令を出力し（ステップＳ１０９）、図７の処理を終了する。

この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置によれば、モータ電流選択手段は、モータの回転数が所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する。また、モータ電流選択手段は、モータの回転数が所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する。
そのため、モータの回転数によらずばらつきの少ないモータ電流を得ることができ、安価な構成でモータのトルクを高精度に制御することができる。
また、モータ電流選択手段は、モータ回転状態判定手段からモータの回転が停止または急減速する可能性があるとする判定信号が入力された場合には、モータの回転数が所定回転数以上のときでも、第２モータ電流検出手段で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する。
そのため、クラッチを係合させる際に、モータの回転が停止または急減速した場合であっても、モータ電流が更新されないことを防止することができ、安価な構成でモータのトルクを高精度に制御してクラッチの係合力を高精度に制御することができる。
また、運転状態に応じてモータのトルクを最適に制御することができるので、変速時間を短縮するとともに、変速ショックを低減することができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るモータ制御手段２０Ａを周辺機器とともに示すブロック構成図である。
図８において、モータ制御手段２０Ａは、図２に示したモータ回転状態判定手段２８およびモータ電流選択手段２９に代えて、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３（角度範囲記憶手段）、モータ回転停止角度範囲判定手段３４（急減速状態判断手段）およびモータ電流選択手段２９Ａ（急減速状態判断手段）を含んでいる。

モータ回転停止角度範囲記憶手段３３は、過去にモータ９の回転が停止した回転角度の範囲を、停止角度範囲（所定角度範囲）として記憶する。
モータ回転停止角度範囲判定手段３４は、回転角センサ１１からの角度信号に基づいて、モータ９の回転角度がモータ回転停止角度範囲記憶手段３３に記憶されている停止角度範囲内にあるか否かを判定し、判定信号を出力する。

モータ電流選択手段２９Ａは、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数、およびモータ回転停止角度範囲判定手段３４からの判定信号に基づいて、第１モータ電流検出手段２５および第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流の何れかを選択し、検出モータ電流として出力する。

具体的には、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数が所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力する。また、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ９の回転数が所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。

また、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ回転停止角度範囲判定手段３４からモータ９の回転角度がモータ回転停止角度範囲記憶手段３３に記憶されている停止角度範囲内にあるとする判定信号が入力された場合には、モータ電流を選択するための所定回転数を、通常時よりも所定値だけ高い第２所定回転数（補正後所定回転数）に設定する。そして、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ９の回転数が第２所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力し、モータ９の回転数が第２所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

図９は、この発明の実施の形態２に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図９において、横軸は時間を示し、ブラシレスＤＣモータであるモータ９は、クラッチ４が完全開放状態から完全係合状態に至るまで回転しているものとする。

また、図９には、モータ９の回転角度、モータ９の実回転数、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数、およびモータ電流選択手段２９Ａから出力された検出モータ電流の関係が示されている。
なお、領域Ｃから領域Ｆまでは、図５に示した領域と同様なので、説明を省略する。

領域Ｆでは、モータ９の実回転数が所定回転数を下回っているにもかかわらず、モータ電流選択手段２９Ａから出力される検出モータ電流は、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力することになる。そのため、電流フィードバックが正常に実行されず、クラッチ４の係合力を高精度に制御することができない。

そこで、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ回転停止角度範囲判定手段３４からモータ９の回転角度が停止角度範囲内にあるとする判定信号が入力された場合には、今後モータ９の回転が停止する可能性が高くなったとして、モータ電流を選択するための所定回転数を、通常時よりも所定値だけ高い第２所定回転数に設定する。そして、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ９の回転数が第２所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を出力し、モータ９の回転数が第２所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を出力する。

モータ電流選択手段２９Ａから出力された検出モータ電流において、実線は第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を示し、点線は第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を示している。
このように構成したことにより、モータ９の回転が急減速している領域Ｆにおいても、モータ電流を高い頻度で更新することができ、モータ９の回転数が急激に減少した場合や、モータ９の回転が停止した場合であっても、モータ９のトルクを高精度に制御することができる。
また、モータ９の回転が停止した場合に、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流に代えて、いち早く第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を電流フィードバックに用いることにより、モータ電流が更新されない時間を短縮することができる。

続いて、図１０のフローチャートを参照しながら、モータ制御手段２０Ａの動作について説明する。
まず、モータ回転停止角度範囲判定手段３４は、回転角センサ１１からの角度信号に基づいて、モータ９の回転角度が停止角度範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、モータ９の回転角度が停止角度範囲内にない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、モータ回転数演算手段２７は、回転角センサ１１から入力される角度信号の変化周期間隔の逆数に基づいて、モータ９の回転数を演算する（ステップＳ２０２）。
次に、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ９の回転数が所定回転数以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

一方、ステップＳ２０１において、モータ９の回転角度が停止角度範囲内にある（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９Ａは、所定回転数に所定値を加算して第２所定回転数を設定する（ステップＳ２０４）。
続いて、モータ回転数演算手段２７は、回転角センサ１１から入力される角度信号の変化周期間隔の逆数に基づいて、モータ９の回転数を演算する（ステップＳ２０５）。
次に、モータ電流選択手段２９Ａは、モータ９の回転数が第２所定回転数以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０３において、モータ９の回転数が所定回転数以上でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ２０６において、モータ９の回転数が第２所定回転数以上でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９Ａは、第２モータ電流検出手段２６で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する（ステップＳ２０７）。

また、ステップＳ２０３において、モータ９の回転数が所定回転数以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、およびステップＳ２０６において、モータ９の回転数が第２所定回転数以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ電流選択手段２９Ａは、第１モータ電流検出手段２５で検出されたモータ電流を検出モータ電流として出力する（ステップＳ２０８）。
なお、これ以降の動作については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

この発明の実施の形態２に係るクラッチの制御装置によれば、モータ電流選択手段は、モータ回転停止角度範囲判定手段からモータの回転角度が停止角度範囲内にあるとする判定信号が入力された場合には、モータ電流を選択するための所定回転数を第２所定回転数に設定する。そして、モータ電流選択手段は、モータの回転数が第２所定回転数以上の場合には、第１モータ電流検出手段で検出されたモータ電流を出力し、モータの回転数が第２所定回転数未満の場合には、第２モータ電流検出手段で検出されたモータ電流を出力する。
そのため、クラッチを係合させる際に、モータの回転が停止または急減速した場合であっても、モータ電流が更新されないことを防止することができ、安価な構成でモータのトルクを高精度に制御してクラッチの係合力を高精度に制御することができる。
また、モータの回転が停止したと判定されるまでの時間を待たずに検出モータ電流を切り替えることができるので、モータの回転が停止または急減速した場合に、実施の形態１のクラッチの制御装置よりも、モータ電流が更新されない時間を短縮することができ、モータトルクの制御精度が低下する時間を短縮することができる。
また、運転状態に応じてモータのトルクを最適に制御することができるので、変速時間を短縮するとともに、変速ショックを低減することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態２では、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３が過去にモータ９の回転が停止した回転角度の範囲を、停止角度範囲として記憶すると説明した。
しかしながら、摩擦剤８は、クラッチ４の係合動作を繰り返す度に摩耗するので、モータ９の回転が停止した回転角度の範囲を、毎回同じ範囲にすることができない。
そこで、この実施の形態３では、モータ９の回転の停止が判定された場合に、停止角度範囲を更新する処理について説明する。

図１１は、この発明の実施の形態３に係るモータ制御手段２０Ｂを周辺機器とともに示すブロック構成図である。
図１１において、図８に示したモータ制御手段２０Ｂに加えて、モータ回転停止判定手段３５（停止状態判定手段）が設けられている。また、モータ制御手段２０Ｂは、図８に示したモータ回転停止角度範囲記憶手段３３に代えて、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３Ａ（角度範囲記憶手段）を含んでいる。

モータ回転停止判定手段３５は、モータ回転数演算手段２７で演算されたモータ９の回転数に基づいて、モータ９の回転が停止したか否かを判定し、判定信号を出力する。
具体的には、モータ回転停止判定手段３５は、まず、モータ９の回転数の前回値から回転数の今回値を減算し、減算した値が０以上であって、かつ回転角センサ１１からの角度信号が所定時間以上入力されなかった場合に、モータ９の回転が停止したと判定して判定信号を出力する。

モータ回転停止角度範囲記憶手段３３Ａは、過去にモータ９の回転が停止した回転角度の範囲を、停止角度範囲（所定角度範囲）として記憶する。また、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３Ａは、モータ回転停止判定手段３５からモータ９の回転が停止したとする判定信号が入力された場合には、モータ９の回転が停止したと判定されたときの回転角センサ１１からの角度信号に基づいて、停止角度範囲を更新する。

このように構成したことにより、摩擦剤８が摩耗した場合であっても、モータ９の回転が停止または急減速した期間におけるモータ９のトルクを、高精度に制御することができる。
なお、その他の構成については、実施の形態２と同様であり、その説明は省略する。

続いて、図１２のフローチャートを参照しながら、モータ制御手段２０Ｂの動作について説明する。
なお、ステップＳ２０１からステップＳ２０８まで、およびステップＳ１０７からステップＳ１０９までの動作は、実施の形態１、２と同様であり、その説明は省略する。

まず、モータ回転停止判定手段３５は、ステップＳ２０２またはステップＳ２０５で演算されたモータ９の回転数に基づいて、モータ９の回転が減速しているか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
具体的には、モータ回転停止判定手段３５は、モータ９の回転数の前回値から回転数の今回値を減算した値が０以上である場合に、モータ９の回転が減速していると判定する。

ステップＳ３０１において、モータ９の回転が減速している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ回転停止判定手段３５は、モータ９の回転が停止しているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
具体的には、モータ回転停止判定手段３５は、回転角センサ１１からの角度信号が所定時間以上入力されなかった場合に、モータ９の回転が停止していると判定する。

ステップＳ３０２において、モータ９の回転が停止している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３Ａは、モータ９の回転が停止していると判定されたときの回転角センサ１１からの角度信号に基づいて、停止角度範囲を更新し（ステップＳ３０３）、図１２の処理を終了する。
具体的には、モータ回転停止角度範囲記憶手段３３Ａは、モータ９の回転が停止していると判定されたときのモータ９の回転角度を停止角度範囲として記憶する。

一方、ステップＳ３０１において、モータ９の回転が減速していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ３０２において、モータ９の回転が停止していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図１２の処理を終了する。

この発明の実施の形態３に係るクラッチの制御装置によれば、モータ回転停止角度範囲記憶手段は、モータ回転停止判定手段からモータの回転が停止したとする判定信号が入力された場合には、モータの回転が停止したと判定されたときの回転角センサからの角度信号に基づいて、停止角度範囲を更新する。
そのため、摩擦剤が摩耗した場合であっても、モータの回転が停止または急減速した期間におけるモータのトルクを、安価な構成で高精度に制御することができる。
また、モータの回転が停止したと判定されるまでの時間を待たずに検出モータ電流を切り替えることができるので、モータの回転が停止または急減速した場合に、実施の形態１のクラッチの制御装置よりも、モータ電流が更新されない時間を短縮することができ、モータトルクの制御精度が低下する時間を短縮することができる。
また、モータの回転時に検出されるモータ電流として精度の低い第２モータ電流検出手段からのモータ電流を用いる時間を短縮することができるので、実施の形態２のクラッチの制御装置よりも、モータの回転が停止または急減速した期間におけるモータ電流の検出精度を向上させることができる。
また、運転状態に応じてモータのトルクを最適に制御することができるので、変速時間を短縮するとともに、変速ショックを低減することができる。

この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ制御手段を周辺機器とともに示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するための別のタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのさらに別のタイミングチャートである。 図１に示したクラッチとモータとの相対的な位置関係と、モータの回転軸に接続されたレバーの可動範囲とを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ制御手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係るモータ制御手段を周辺機器とともに示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係るクラッチの制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係るモータ制御手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係るモータ制御手段を周辺機器とともに示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態３に係るモータ制御手段の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン（原動機）、４ クラッチ、９ モータ、１１ 回転角センサ、２０、２０Ａ、２０Ｂ モータ制御手段、２５ 第１モータ電流検出手段、２６ 第２モータ電流検出手段、２７ モータ回転数演算手段、２８ モータ回転状態判定手段（急減速状態判定手段）、２９、モータ電流選択手段、２９Ａ モータ電流選択手段（急減速状態判断手段）、３３、３３Ａ モータ回転停止角度範囲記憶手段（角度範囲記憶手段）、３４ モータ回転停止角度範囲判定手段（急減速状態判断手段）、３５ モータ回転停止判定手段（停止状態判定手段）。

Claims (4)

1. 原動機からの動力の伝達を断続するクラッチのアクチュエータとして、駆動信号により駆動されるモータを備え、前記モータの回転角度を検出する回転角センサからの信号に基づいて演算された前記モータの回転数が所定回転数以上の場合には、前記モータの回転に応じて検出される第１モータ電流に基づいて前記駆動信号が生成され、前記モータの回転数が前記所定回転数未満の場合には、所定周期毎に検出される第２モータ電流に基づいて前記駆動信号が生成されるクラッチの制御装置であって、
   前記モータの回転数または前記モータの回転角度に基づいて、前記モータの急減速状態を判定する急減速状態判定手段と、
   前記モータの急減速状態が判定された場合に、前記モータの回転数が前記所定回転数以上であっても、前記駆動信号を生成するためのモータ電流として前記第２モータ電流を選択するモータ電流選択手段と、
   を備えたことを特徴とするクラッチの制御装置。
2. 前記急減速状態判定手段は、前記モータの回転数の変化量に基づいて、前記モータの急減速状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のクラッチの制御装置。
3. 前記急減速状態判断手段は、前記モータの回転角度が、前記モータの急減速状態が生じる可能性のある回転角度として角度範囲記憶手段に記憶された所定角度範囲内にある場合に、前記モータの回転数と前記所定回転数よりも所定値だけ高い補正後所定回転数とを比較し、前記モータの回転数が前記補正後所定回転数未満のときに、前記モータの急減速状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のクラッチの制御装置。
4. 前記モータの回転数に基づいて、前記モータの停止状態を判定する停止状態判定手段をさらに備え、
   前記角度範囲記憶手段は、前記モータの停止状態が判定された場合に、前記モータの停止状態が判定されたときの前記モータの回転角度に基づいて、前記所定角度範囲を更新することを特徴とする請求項３に記載のクラッチの制御装置。

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